Taman IOT Bertenaga Raspberry Pi: 18 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Salah satu tujuan utama dari proyek ini adalah untuk dapat menjaga kesejahteraan taman menggunakan kekuatan Internet of Things (IoT). Dengan keserbagunaan alat dan perangkat lunak saat ini, penanam kami terintegrasi dengan sensor yang memantau status tanaman secara real-time. Kami membangun aplikasi ponsel cerdas yang memungkinkan seseorang mengakses data dan mengambil tindakan yang diperlukan jika perlu.

Desain penanam kami terukur, berbiaya rendah, dan mudah dibangun, menjadikannya pilihan sempurna untuk menambahkan tanaman hijau ke teras atau halaman belakang seseorang. Taman pintar telah terbukti lebih efisien dalam konsumsi air dan memudahkan perawatan dan pemantauan.

Ikuti terus untuk mempelajari cara membuat database dan aplikasi Anda sendiri, dengan membuat taman yang dapat dipantau dengan mengklik tombol!

Langkah 1: Ikhtisar Sistem IoT

Sistem Iot berfungsi melalui proses berikut. Raspberry Pi digunakan untuk menyampaikan informasi taman yang berguna, seperti luminositas, kelembapan, dan kadar air di dalam tanah dari berbagai sensor ke dalam basis data cloud. Setelah informasi ada di cloud, itu dapat diakses dari mana saja menggunakan aplikasi smartphone yang kami buat. Proses ini juga dapat dibalik, pengguna dapat mengirim instruksi, seperti keadaan pompa air, kembali ke taman yang akan menjalankan perintah yang diperlukan.

Berikut ini adalah beberapa fitur utama dari taman kami:

Umpan balik real-time dari berbagai sensor taman

Basis data status kesehatan kebun

Pemantauan global dan kapasitas operasi

Sistem irigasi tetes

Sistem air yang dikendalikan aplikasi

Jadwal penyiraman otomatis

Kami memutuskan untuk menggunakan Google Firebase sebagai perantara sistem IoT kami, untuk membuat database cloud gratis kami sendiri. Kami kemudian menggunakan MIT's App Inventor untuk membuat aplikasi smartphone yang kompatibel dengan database Firebase dan Raspberry Pi. Itu juga dapat berkomunikasi dengan database dengan bantuan perpustakaan Python gratis.

Langkah 2: Bahan yang Dibutuhkan:

Bahan-bahan yang dibutuhkan untuk membuat iot planter dapat dengan mudah ditemukan di toko-toko lokal atau online. Daftar berikut adalah deskripsi dari semua bagian yang dibutuhkan.

PERANGKAT KERAS:

1" Papan Kayu Pinus - dimensi; 300cm x 10cm (karena kayu akan berada di luar ruangan, kami akan merekomendasikan kayu yang dirawat)

1/4" Kayu Lapis - dimensi; 120cm kali 80cm

Lembar terpal - dimensi; 180cmx275cm

Pipa PVC - dimensi; panjang 30cm, Diameter 2cm

Tabung Bedah - dimensi; 250cm

Sendi siku x 2

Sekrup Kayu x 30

ELEKTRONIK:

Rasberry Pi3 Model B

Grove Pi + Perisai Sensor

Katup Solenoid 12V

Sensor Kelembaban dan Suhu (dht11)

Sensor Kelembaban

Sensor luminositas

Modul Relay

Catu Daya 12V

Total biaya proyek ini kira-kira 50 USD

Langkah 3: Bagian Dicetak 3d

Berbagai komponen yang perlu disesuaikan untuk proyek ini dibuat dengan bantuan pencetakan 3d. Daftar berikut berisi daftar lengkap suku cadang dan spesifikasi pencetakannya. Semua file STL disediakan dalam folder terlampir di atas, memungkinkan seseorang untuk membuat modifikasi yang diperlukan jika perlu.

Sambungan Pipa x 1, 30% pengisi

Adaptor Nozzle x 3, 30% pengisi

Steker Tabung x 3, 10% pengisi

Kait x 2, 30% isi

Sensor Mount x 1, 20% pengisi

Adaptor Katup x 1, 20% pengisi

Penutup Kabel x 1, 20% pengisi

Kami menggunakan Creality Ender 3 kami untuk mencetak bagian, yang memakan waktu sekitar 8 jam untuk 12 bagian.

Langkah 4: Rencana

Salah satunya tidak terbatas pada dimensi yang kami pilih untuk membuat penanam kami, tetapi terlampir di atas adalah semua detail yang diperlukan untuk membuat proyek. Dalam langkah-langkah berikut seseorang dapat merujuk melakukan gambar-gambar ini untuk memotong kayu.

Langkah 5: Membangun Sisi

Untuk menahan tanaman kami memutuskan untuk membuat struktur penanam dari kayu. Dimensi bagian dalam kotak kami adalah 70cm kali 50cm dengan tinggi 10cm. Kami menggunakan papan kayu pinus untuk membangun sisi.

Dengan menggunakan gergaji bundar, kami memotong empat bagian menjadi panjang (dimensi terlampir di atas). Kami mengebor lubang pilot di tempat yang ditandai dan menenggelamkan lubang sehingga kepala sekrup duduk rata. Setelah selesai, kami memasang 8 sekrup kayu sambil memastikan sisi-sisinya persegi yang menahan bingkai.

Langkah 6: Memasang Panel Bawah

Untuk membuat panel bawah kami memotong sepotong kayu lapis 5mm persegi panjang, yang kemudian kami kencangkan ke bingkai samping. Pastikan lubangnya tenggelam sehingga sekrup rata dengan alasnya. Dimensi yang dibutuhkan dapat ditemukan terlampir di atas.

Langkah 7: Lubang untuk Pipa

Planter kami dibuat untuk menampung tiga baris tanaman. Oleh karena itu untuk sistem irigasi tetes satu sisi perlu menahan pipa untuk pemasukan air.

Mulailah dengan mengukur diameter konektor dan tarik keluar dengan jarak yang sama di sisi bingkai yang lebih pendek. Karena kami tidak memiliki mata bor pertama, kami mengebor lubang 10mm dan kemudian melebarkannya dengan gergaji ukir. Untuk menghaluskan tepi yang kasar, seseorang dapat menggunakan Dremel sampai konektornya pas.

Langkah 8: Menghubungkan Pipa Air

Untuk menyambung sambungan cukup potong dua buah pipa PVC sepanjang 12 cm. Dry fit set up untuk memeriksa apakah semuanya pas.

Kemudian tekan sambungan cetak 3d di lubang tengah dan dua konektor siku PVC di ujung yang berlawanan sampai rata. Pasang kembali panel ke bingkai dan tutup konektor dari dalam dengan adaptor cetak 3d. Semua sambungan cocok dengan gesekan dan harus kedap air, jika tidak, sambungan dapat ditutup dengan lem panas atau selotip Teflon

Langkah 9: Katup Solenoid

Untuk mengontrol aliran air ke dalam sistem irigasi tetes kami menggunakan katup solenoida. Katup bertindak sebagai gerbang yang terbuka ketika sinyal listrik dikirim sehingga dapat dikontrol secara otomatis. Untuk menggabungkannya, kami memasang satu ujung ke sumber air dan ujung lainnya ke pipa masukan air penanam menggunakan adaptor perantara. Penting untuk menghubungkan katup dalam orientasi yang benar yang umumnya ditandai sebagai "IN" untuk input air (keran) dan "OUT" untuk output air (pekebun).

Langkah 10: Menghubungkan Elektronik

Di bawah ini adalah tabel dengan berbagai modul dan sensor dengan portnya masing-masing pada pelindung grovepi+.

• Sensor Suhu dan Kelembaban ==> port D4
• Modul Relay ==> port D3
• Sensor Kelembaban ==> port A1
• Sensor Cahaya ==> port A0

Gunakan diagram pengkabelan yang terlampir di atas sebagai referensi.

Langkah 11: Kompartemen Sensor

Kami membuat kotak kompartemen yang menampung semua barang elektronik dengan sisa kayu lapis. Kami memotong kayu sesuai dengan tata letak elektronik dan merekatkan potongan-potongan itu. Setelah lem mengering, kami memasang catu daya dan Raspberry Pi ke dalam kotak kompartemen, memasukkan kabel sensor melalui slot. Untuk menutupi slot, kami mendorong sampul yang dicetak untuk menutup celah apa pun.

Dudukan Sensor memiliki lubang untuk memasang pasak tempat Anda dapat memasang sensor. Pasang sensor luminositas dan kelembaban di bagian atas dan sensor kelembaban pada slot yang dapat disesuaikan. Untuk membuat kotak kompartemen mudah dilepas, kami memasang kait cetak 3D dan dudukan sensor yang memungkinkan kotak untuk dijepit ke struktur utama. Dengan cara ini, unit sistem elektronik dan sistem iot dapat dengan mudah diintegrasikan ke penanam mana pun.

Langkah 12: Membuat Database

Langkah pertama adalah membuat database untuk sistem. Klik tautan berikut (Google firebase), yang akan membawa Anda ke situs web Firebase (Anda harus masuk dengan akun Google Anda). Klik tombol "Memulai" yang akan membawa Anda ke konsol firebase. Kemudian buat proyek baru dengan mengklik tombol "Tambah Proyek", isi persyaratan (nama, detail, dll) dan lengkapi dengan mengklik tombol "Buat Proyek".

Kami hanya memerlukan alat database Firebase, jadi pilih "database" dari menu di sebelah kiri. Selanjutnya klik tombol "Buat Database", pilih opsi "test mode" dan klik "aktifkan". Selanjutnya atur database ke "database realtime" alih-alih "cloud firestore" dengan mengklik menu tarik-turun di bagian atas. Pilih tab "rules" dan ubah dua "false" menjadi "true", terakhir klik tab "data" dan salin URL database, ini akan diperlukan nanti.

Hal terakhir yang perlu Anda lakukan adalah mengklik ikon roda gigi di sebelah ikhtisar proyek, lalu pada "pengaturan proyek", lalu pilih tab "akun layanan", terakhir klik "Rahasia Database" dan catat kode keamanan dari database Anda. Dengan langkah ini selesai, Anda telah berhasil membuat database cloud Anda yang dapat diakses dari smartphone Anda dan dari Raspberry Pi. (Gunakan gambar terlampir di atas jika ada keraguan, atau cukup berikan pertanyaan atau komentar di bagian komentar)

Langkah 13: Menyiapkan Aplikasi

Bagian selanjutnya dari sistem IoT adalah aplikasi smartphone. Kami memutuskan untuk menggunakan MIT App Inventor untuk membuat aplikasi khusus kami sendiri. Untuk menggunakan aplikasi yang kami buat, pertama buka tautan berikut (MIT App Inventor), yang akan mengarahkan Anda ke halaman web mereka. Selanjutnya klik "buat aplikasi" di bagian atas layar dan masuk dengan akun Google Anda.

Unduh file.aia yang ditautkan di bawah ini. Buka tab "proyek" dan klik "Impor proyek (.aia) dari komputer saya" selanjutnya pilih file yang baru saja Anda unduh dan klik "ok". Di jendela komponen, gulir ke bawah sampai Anda melihat "FirebaseDB1", klik di atasnya dan ubah "FirebaseToken", "FirebaseURL" ke nilai yang telah Anda catat di langkah sebelumnya.

Setelah langkah-langkah ini selesai, Anda siap untuk mengunduh dan menginstal aplikasi. Anda dapat mengunduh aplikasi langsung ke ponsel Anda dengan mengeklik tab "Bangun" dan mengeklik "Aplikasi (berikan kode QR untuk.apk)" lalu pindai kode QR dengan ponsel cerdas Anda atau klik "Aplikasi (simpan.apk ke komputer saya))" Anda akan mengunduh file apk ke komputer Anda yang perlu Anda pindahkan ke ponsel cerdas Anda untuk kemudian menginstal.

Langkah 14: Memprogram Raspberry Pi

Raspberry Pi perlu di-flash dengan versi terbaru Raspbian (Raspbian). Jika Anda berencana menggunakan pelindung GrovePi+ seperti yang kami lakukan, flash Raspberry Pi Anda dengan versi terbaru "Raspbian untuk Robot" (Raspbian untuk Robot). Setelah Anda mem-flash Raspberry Pi Anda, Anda perlu menginstal pustaka python tambahan. Buka terminal dan rekatkan perintah berikut:

1. sudo pip permintaan instal == 1.1.0
2. sudo pip install python-firebase

Setelah selesai, unduh file terlampir di bawah ini dan simpan ke direktori di Raspberry Pi Anda. Buka file dan gulir ke bawah ke baris 32. Pada baris ini ganti bagian yang mengatakan "paste URL Anda di sini" dengan URL database Anda yang telah Anda catat sebelumnya, pastikan untuk menempelkan URL di antara tanda ' '. Dengan ini, Anda selesai, buka terminal dan jalankan skrip python menggunakan perintah "python".

Langkah 15: Menggunakan Aplikasi

Antarmuka aplikasi kami cukup jelas. Empat kotak teratas menampilkan nilai luminositas, suhu, kelembaban, dan kadar air tanah secara real-time dalam persentase. Nilai-nilai ini dapat diperbarui dengan mengklik tombol "dapatkan nilai" yang menginstruksikan Raspberry Pi untuk memperbarui basis data cloud diikuti dengan tombol "segarkan" yang menyegarkan layar setelah basis data diperbarui.

Bagian bawah layar adalah untuk sistem irigasi tetes. Tombol "on" untuk menyalakan pompa air sedangkan tombol "off" untuk mematikannya. Tombol "otomatis" menggunakan berbagai nilai sensor untuk menghitung kebutuhan air yang tepat setiap hari dan menyirami tanaman dua kali sehari pada pukul 8 pagi dan 4 sore.

Langkah 16: Terpal Liner

Karena kelembapan tanah dapat merusak kayu seiring waktu, kami memotong selembar terpal sesuai ukuran dan melapisinya di permukaan bagian dalam penanam. Pastikan untuk menariknya ke samping dan akhirnya menahannya dengan lem. Setelah selesai kami mengisi tanah yang kami dapatkan dari pertanian lokal. Sebarkan tanah secara merata sampai bagian atas kemudian tanamkan tiga baris tabung irigasi tetes.

Di sudut dekat pipa air, pasang kotak elektronik dan masukkan sensor kelembaban ke dalam tanah. Ini membuat pekerjaan pengkabelan lebih mudah karena katup solenoida dekat dengan elektronik dan dapat dengan mudah dihubungkan.

Langkah 17: Sistem Irigasi Tetes

Potong tiga potong tabung bedah yang membentang di sepanjang penanam (sekitar 70cm) ini akan bertindak sebagai garis tetesan utama untuk tanaman. Oleh karena itu rencanakan jarak yang dibutuhkan antara tanaman dan bor lubang 1mm dan intervalnya. Uji apakah air mudah menetes dan perbesar lubang jika perlu. Gunakan ketiga sumbat untuk menutup ujungnya, pastikan air hanya keluar dari lubang tetesan.

Tanamkan sedikit tabung di tanah dan Anda siap untuk menyirami tanaman Anda!

Langkah 18: Hasil Penanaman

Gambar-gambar di atas adalah hasil kerja kebun iot selama sebulan. Tanamannya sehat dan kami berhasil menanam herbal seperti mint dan ketumbar.

Melalui eksperimen, kami telah memperhatikan bahwa mode otomatis menghemat hampir 12% air per hari. Saat tanaman disiram melalui irigasi tetes, akarnya tumbuh lurus memberi lebih banyak ruang untuk menumbuhkan lebih banyak tanaman di penanam. Satu-satunya kelemahan yang kami amati adalah bahwa tanaman yang lebih besar membutuhkan lebih banyak kedalaman tanah. Yang mengatakan karena konstruksi modular seseorang dapat dengan mudah menambahkan basis yang lebih dalam ke kebutuhan mereka.

Sebagai kesimpulan, sistem ini tidak hanya membuat taman Anda lebih efisien tetapi juga memastikan kesehatan tanaman Anda karena umpan balik data waktu nyata memberikan metode yang kuat untuk memberikan jumlah air dan sinar matahari yang tepat. Kami berharap instruksinya bermanfaat dan membantu Anda menumbuhkan kebun iot Anda sendiri.

Selamat membuat!

Hadiah Pertama dalam Tantangan IoT